Stora tropiska vulkaner har orsakat några av världens mest destruktiva naturkatastrofer i historien, med utbrott som spyr ut enorma mängder skadliga gaser och annat skräp som kan utplåna allt i deras väg.

Men hur är det med bredare effekter på det globala klimatet? Dessa stora utbrott är kända för att tillfälligt kyla planeten och orsaka andra klimatstörningar, inklusive förändringar i den globala fördelningen av nederbörd.

I en ny studie, ett team av paleoklimatforskare, inklusive Ernesto Tejedor och Mathias Vuille vid universitetet i Albany, använde en proxyprodukt som använder naturliga klimatarkiv för att bättre förstå de globala och säsongsbetonade hydroklimateffekterna av alla kända tropiska utbrott under det senaste årtusendet större än Mount Pinatubo 1991, det största vulkanutbrottet som skett under de senaste 100 åren.

Deras resultat visade att den hydroklimatiska reaktionen efter dessa stora utbrott ofta var betydande och ibland varade i mer än ett decennium. Mest anmärkningsvärt, utbrotten som följdes av onormalt torra förhållanden uppskattades över tropiskt Afrika, Centralasien och Mellanöstern, tillsammans med våta förhållanden över Oceanien och de sydamerikanska monsunregionerna. Forskarna jämförde också sina resultat med de från en fristående klimatmodell och fann att modellen simulerade mindre och mer kortlivade hydroklimatiska effekter.

Resultaten publiceras nu i Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS ).

"Vi har inte haft ett stort vulkanutbrott på 30 år, så jag tror att vi tenderar att glömma hur stora samhällsstörningar de kan orsaka, sa Vuille, en professor vid UAlbanys institution för atmosfärs- och miljövetenskap. "När man tittar på den hydroklimatiska reaktionen globalt, mycket av det tidigare arbetet har förlitat sig på befintliga klimatmodeller. Vår proxyprodukt lägger till nya, verkliga data för att uppskatta svaren på en global skala, vilket tyder på att dessa utbrott kan orsaka mycket större och långvariga våta och torra anomalier än vi först trodde."

PHYDA-produkt

Den nya datamängden som används i denna studie, kallas produkten Paleo Hydrodynamics Data Assimilation (PHYDA), skapades genom stöd från UAlbanys $5 miljoner "PIRE CREATE"-projekt, som finansieras genom National Science Foundation.

PHYDA-produkten är en allmänt tillgänglig global rekonstruktion av temperatur- och hydroklimatförhållanden under de senaste 2, 000 år, som uppskattas genom att kombinera information från en klimatmodell och en global samling av 2, 591 trädringsrekord, 197 korall- och sklerosvamprekord, 153 isotoprekord med iskärnor, 26 grott-sedimentposter, 10 sjösedimentrekord och ett marint sedimentrekord.

Använder PHYDA, forskarna kunde jämföra sina nya proxy-uppskattade klimatsvar på vulkanism med de som uteslutande härrörde från en klimatmodell med hjälp av Community Earth System Model Last Millennium Ensemble (CESM-LME).

"Träden, och de andra naturliga klimatarkiven som ingår i PHYDA, var där för att se dessa vulkanutbrott ske. Det är inte en teoretisk konstruktion, sa Jason Smerdon, PIRE CREATE-forskare och professor vid Columbia Universitys Lamont-Doherty Earth Observatory. "Detta var första gången vi kunde använda den här nya proxyprodukten som en uppskattning av vulkaniskt klimatsvar tidigare, och bilden den målar upp har gett överraskningar när det gäller hur stora och ihållande de hydroklimatiska effekterna av vulkanism kan vara."

Beredskap för vulkanutbrott

Forskarna är överens om att förståelsen av varför det finns skillnader mellan de hydroklimatiska effekterna uppskattade från en proxybaserad produkt och en fristående klimatmodell kommer att vara avgörande för att projicera hur framtida vulkanutbrott kan påverka det globala klimatet, särskilt med ökade effekter från antropogena klimatförändringar.

Det är troligt att fler stora tropiska vulkanutbrott kommer att inträffa under nästa århundrade, enligt Tejedor, tidningens första författare och UAlbany postdoktoral forskare i PIRE CREATE-teamet.

"Om du tittar på tidigare århundraden och frekvensen av stora vulkanutbrott genom historien, det är mycket troligt att vi kommer att se ett utbrott av liknande storlek före slutet av detta århundrade, möjligen mer än en, ", sa Tejedor. "Vi tror att våra resultat fungerar som en viktig varning för att drabbade samhällen inte bara måste tänka på omedelbara effekter, men att vulkanutbrott också kan leda till långvariga klimatförändringar."